Телескопы покупают здесь


A A A A Автор Тема: Колонизация галактики через ближайшие звёзды, удельная мощность и время перелёта  (Прочитано 2658 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн деревоАвтор темы

  • ****
  • Сообщений: 412
  • Рейтинг: +17/-0
    • Show only replies by дерево
Звёзды на больших промежутках времени сближаются на минимально возможную дистанцию \(D\) обратно пропорциональна корню из времени ожидания, что видно из таблиц 1 и 2, полученных по результатам наблюдения обсерватории Gaia. Таблица 2 охватывает промежуток времени ~12 млн лет и содержит 31 сближение на дистанцию менее парсека, соответственно её можно представить графиком (чёрная линия) и описать приближённой зависимостью (зелёная линия)
\[3,1D^2\]

Что позволит посчитать количество звёзд, встречающихся на расстоянии менее \(D\) (световые года) на промежутке времени \(t\) (миллионы лет)
\[n \approx 0,25 \cdot D^2 \cdot t\]
Отсюда период встречания звезд с пригодными для колонизации планетами, доля которых \(k\) от общего количества звёзд, составит
\[T \approx \frac{4}{k \cdot D^2}\; (1)\]
При некотором достаточно близком сближении становятся возможны массовые полёты к новой пригодной планете и её колонизация. Если каждая новая колония с каждым достаточным сближением будет создавать новою колонию, то на каждом периоде \(T\) количество колоний будет изменятся на
\[\Delta N = N\frac{N_{\max } - N}{N_{\max }}\]
где \(N_{\max }\) — количество пригодных к колонизации планетных систем в галактике.
Соответственно общее число колоний будет
\[N = \frac{{{N_{\max }}{2^{\frac{t}{T}}}}}{{{N_{\max }} + {2^{\frac{t}{T}}}}}\; (2)\]
Предполагая, что за миллиарды лет до нас в галактике появлялись цивилизации и не исчезали, но учитывая отсутствия заметной их деятельности, то есть как минимум за 5 млрд.лет не произошло массовое заселение галактики, то период встречания пригодной планеты должен превышать 100…200 млн. лет.
Подставляя (1) в (2) можно получить время полузаселения галактики, выраженное через доступное для массовых перелётов расстояние \(D\) и долю звёзд с пригодными планетами
\[\tau  = T{\log _2}{N_{\max }} \approx \frac{4}{{k \cdot {D^2}}}{\log _2}\left( {k \cdot {N_{stars}}} \right)\; (3)\]
где \(N_{stars} = 10^{11}\) — общее количество звёзд в галактике, вычитая число звёзд входящие в кратные системы.

Линия на рисунке показывают условия \(\left ( D,\; k \right )\) при которых за указанное время возможно полузаселение галактики. Соответственно область над линией означает меньшее время полузаселение, а под линией большее. Серая область — отсутствие массового заселения галактики кем либо к настоящему времени.
Если 1% (что очень большое значение) планетных систем пригодны к заселению, то отсутствие массовой колонизации галактики указывает на не возможность и/или не целесообразность для цивилизации массовых перелётов на 1…2 св.г (что не исключает возможности отправки исследовательских аппаратов или даже миссий на большие расстояния).

На первый взгляд такие расстояния кажутся доступными при появлении термоядерных ракетных двигателей, обладающих предельной скоростью истечения газов \(~0,1c\). Но при таких больших скоростях (в отличие от химических двигателей) более важной является удельная мощность! Минимальное время полёта \(t\) на расстояние \(D\) при ограниченной удельной (по конечной массе корабля) мощности \(P_{уд}\) (предполагая работу двигателя лишь на разгон и пренебрежимо быстрое торможение божественной силой об звёздный ветер) составляет
\[t = 2,45\sqrt[3]{{\frac{{{D^2}}}{{{P_{уд}}}}}}\]
При этом оптимальная скорость истечения газов должна быть
\[u = {\rm{0}}{\rm{,57}}\sqrt[3]{{{P_{уд}} \cdot D}}\]
Если от СИ перейти к годам и световым годам, то
\[t = 3477\sqrt[3]{{\frac{{{D^2}}}{{{P_{уд}}}}}}\; (4)\]
\[u = {\rm{120343}}\sqrt[3]{{{P_{уд}} \cdot D}}\]
При огромной удельной мощности 1 кВт/кг наименьшее возможное время полёта на 1 св.г. будет очень долгие 347,7 лет. При этом оптимальная скорость истечения необходима 1203 км/с, которая на порядок меньше предельной для ядерного топлива деления. То есть для полётов на такие расстояния нужны не фантастические ТЯР (с топливом 500 ТДж/кг) на корабле, а фантастически большие удельные мощности, пусть и с много менее энергоёмким топливом, хватит даже 1 ТДж/кг, соответствующего обычному радиоактивному распаду.

Теперь подставляя (4) в (3) можно получить связь между временем [млн.лет] полузаселения галактики, доступной удельной мощностью [Вт/кг] и временем [года] полёта колонистов.
\[\tau  \cdot {P_{уд}} \cdot {t^3} = 1,7 \cdot {10^{11}}\frac{{{{\log }_2}\left( {{{10}^{11}}k} \right)}}{k}\]

Даже если предположить, что 10% звёзд пригодны для заселения и реализуема мощность ~1 кВт/кг, а колонисты могут себе позволить 100 лет находится на корабле, то время полузаселения галактики будет 50 млрд.лет. В более худших условиях соответственно ещё большее время. Поэтому естественно, что галактика кажется безцивилизационной.

Оффлайн snickers

  • *****
  • Сообщений: 2 584
  • Рейтинг: +88/-13
    • Show only replies by snickers
О чем это вообще?  Человечество технологически развивается чуть более 100 лет.. до этого конечно было колесо и паровая машина.. но .. в общем лет 100+ из них 60+ лет как вышло в космос. За 60 + лет пилотируемых полетов никуда свою тушку выше земной орбиты и лунного флаготыка на грани фола не донесло. Программа МКС закрывается..лунная орбитальная станция под вопросом.. в общем идет стагнация пилотируемой космонавтики. Ресурсов которые бы окупили свою добычу и доставку на Землю в космосе нет.Средства вывода на орбиту.. если бы не Маск то можно смело сказать - стагнируют. Но да же с Маском это все те же химические ракеты допиленные до более совершенного уровня . это не прорыв а эволюция старого. И что мы собираемся колонизировать? На вопрос по времени можно ответить смело = бесконечно.
В ближайшие лет 100-500 никакого сближения звезд с нашей Системой не планируется.
Значит и рассуждать про перелет не имеет смысла. Никто не знает что будет с нами через 100+ лет и какие будут технологии.. если вообще будут)).
то время полузаселения галактики будет 50 млрд.лет.
- Вселенной и то меньше 12-15 миллиардов. Галактика навернется раньше чем ее таким способом заселят)). Не Галактику...а окрестности ЧД возле ее центра если на то пошло заселять надо.. там когда Вселенная начнет накрываться медным тазом будет и источник энергии и шанс уцелеть..
Про это шла речь в этой теме пока она на личности  не скатилась..
Бесконечный источник энергии и спасение цивилизации - Сингулярный реактор.
« Последнее редактирование: 29 Июл 2019 [00:26:16] от snickers »
Убрал .. вот кто трет сообщения...)

Оффлайн деревоАвтор темы

  • ****
  • Сообщений: 412
  • Рейтинг: +17/-0
    • Show only replies by дерево
О чем это вообще?
О том что удельная мощность энергоустановки важнее удельной энергоёмкости топлива и скорости истечения газов. А так же о необходимости фантастических мощностей для заселения галактики кем либо за всё прошедшее время, что соответствует отсутствию заметной деятельности кого-либо у звёзд в нашей области галактики. И если где-то возникли редкие цивилизации, то они остаются у своих звёзд, может какой-то повезёт и рядом пролетит звезда с пригодной планетой для заселения, но не летают по всей галактике.
\[t = 3477\sqrt[3]{{\frac{{{D^2}}}{{{P_{уд}}}}}}\]

Оффлайн Проходящий Кот

  • *****
  • Сообщений: 15 629
  • Рейтинг: +293/-73
    • Show only replies by Проходящий Кот
В глубинах раздела обсуждение этой темы уже было.

Оффлайн деревоАвтор темы

  • ****
  • Сообщений: 412
  • Рейтинг: +17/-0
    • Show only replies by дерево
обсуждение этой темы уже было.
Зависимость времени заселения галактики от возможной удельной мощности энергоустановок космических аппаратов?

Сплошные линии для случая, если 10% звезд пригодны для колонизации, а пунктирные — если 0,1% звёзд.

В глубинах раздела
До 19 мая 2018 были достаточно точные данные по времени и расстоянию сближения звёзд на больших интервалах времени?

Оффлайн sharp

  • *****
  • Сообщений: 9 966
  • Рейтинг: +205/-38
    • Show only replies by sharp
До 19 мая 2018 были достаточно точные данные по времени и расстоянию сближения звёзд на больших интервалах времени?
Есть тема Ползучая экспансия.

В ней очень много теории по вопросу подобной схемы межзвездной колонизации. И даже, емнип, было обсуждение про конкретную звезду, с которой сближаемся всего лишь через миллион лет с небольшим.

Полагаю, темы нужно объединить.

Оффлайн деревоАвтор темы

  • ****
  • Сообщений: 412
  • Рейтинг: +17/-0
    • Show only replies by дерево
Есть тема Ползучая экспансия.
...
Полагаю, темы нужно объединить.
Там тема про колонизацию, основанную на утверждении, что каждые ~50 млн.лет звезды встречаются достаточно близко для заселения. А тут в первую очередь рассматривается связь интервала времени \(T\), с которым встречаются пригодные звёзды, с предельными возможностями цивилизации: удельной мощностью \(P_{уд}\) и длительностью полёта \(t\), с учётом доли \(k\) пригодных звёзд.
\[T = \frac{{1,7 \cdot {{10}^{11}}}}{{{t^3}{P_{уд}}k}}\]

А уже как следствие можно обсуждать колонизируемость галактики за миллиарды лет.

В ней очень много теории по вопросу подобной схемы межзвездной колонизации.
Много там точно нет.
И даже, емнип, было обсуждение про конкретную звезду, с которой сближаемся всего лишь через миллион лет с небольшим.
На расстояние 0,22 св.года через 1,28 млн.лет (всего ожидается 3 или 4 сближение на расстояние менее 1 св.г. за 12 млн.лет). Но толку от этой звезды, если у неё не обязательно наличие пригодной планеты. К тому же лететь до неё сотни лет при потенциально реализуемых десятках ватт/кг.
« Последнее редактирование: 29 Июл 2019 [19:48:58] от дерево »

Оффлайн sharp

  • *****
  • Сообщений: 9 966
  • Рейтинг: +205/-38
    • Show only replies by sharp
Много там точно нет.
Вполне достаточно чтобы нивелировать ваши рассуждения. Поскольку за счет сближения звезд на сверхблизкие расстояния, колонизация галактики способна осуществляться гораздо быстрее этих ваших 50 млрд лет.

Оффлайн деревоАвтор темы

  • ****
  • Сообщений: 412
  • Рейтинг: +17/-0
    • Show only replies by дерево
\[T = \frac{{1,7 \cdot {{10}^{11}}}}{{{t^3}{P_{уд}}k}}\]
Если отобразить зависимость периода \(T\) встречаемости пригодных к заселению звёзд от доступного для цивилизации времени космического перелёта \(t\)

То видно, что при оптимистичных значениях доли пригодных звёзд \(k=0,01\) и удельной мощности \(P_{уд} = 100\; Вт/кг\) (зелёная линия) нужно уметь тысячи лет болтаться в космосе, что бы долетать до новой пригодной к колонизации планетной системе чаще, чем раз в 100 млн.лет.

Оффлайн николай теллалов

  • *****
  • Сообщений: 7 692
  • Рейтинг: +267/-12
    • Show only replies by николай теллалов
    • блог
за миллиарды лет до нас в галактике появлялись цивилизации
очень вольное допущение

разве определен максимальный на сей момент возраст землеподобных планет?

с пригодными для колонизации планетами
для колонизации скорее пригодны малые тела - карликовые планеты, астероиды, подобные нашей Луне спутники

вышедшей и укрепившейся в космосе цивилизации скорее всего планеты в плане заселения неинтересны - разве что скинут на них исследовательские роботокомплексы, может и понадобывают некие "витаминные вещества", но технологии существования в космосе расчитаны на скудность, иначе и никакого выхода из родительских планет не будет

так что в этом смысле ЛЮБАЯ планетно-астероидная система у сблизившейся с системой, где есть достаточно развитая цивилизация, будет посещена аппаратами с технорепликторами на борту

На первый взгляд такие расстояния кажутся доступными при появлении термоядерных ракетных двигателей
полагаю, что от идеи реактивных кораблей для межзвездных перелетов вообще лучше отказаться
парусником лучше
Добившись свободы, стремимся к совершенству

https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,17716.msg4385893.html#msg4385893

Оффлайн sharp

  • *****
  • Сообщений: 9 966
  • Рейтинг: +205/-38
    • Show only replies by sharp
для колонизации скорее пригодны малые тела - карликовые планеты, астероиды, подобные нашей Луне спутники
вышедшей и укрепившейся в космосе цивилизации скорее всего планеты в плане заселения неинтересны
Вы с этой идеей примерно как Алена с матрицей :)
Не учитываете реальную физическую основу процессов, их энергетическую цену, понятие EROEI... Об этом, впрочем, обо всем уже многократно обсуждалось...

Оффлайн Проходящий Кот

  • *****
  • Сообщений: 15 629
  • Рейтинг: +293/-73
    • Show only replies by Проходящий Кот
Главный вопрос ---- откуда такой маленький процент подходящих звездных систем.
Для космической цивилизации подойдет любой комплекс астероидов.
Поэтому даже 10%  крайне малое число  подходящих звезд.
И это сразу уменьшает ваш срок колонизации до 5 млрд лет, фактически как у Семенова.

Оффлайн деревоАвтор темы

  • ****
  • Сообщений: 412
  • Рейтинг: +17/-0
    • Show only replies by дерево
за миллиарды лет до нас в галактике появлялись цивилизации
очень вольное допущение

разве определен максимальный на сей момент возраст землеподобных планет?
Миллиарды лет назад закончилось активное звёздообразование, значит уже тогда могли возникнуть жизнепригодные планеты.

для колонизации скорее пригодны малые тела - карликовые планеты, астероиды, подобные нашей Луне спутники
Для космической цивилизации подойдет любой комплекс астероидов.
А захотят ли многочисленные группы улетать с планеты, защищающей их своей надёжной атмосферой и магнитным полем, в астероидную колонию? Кто захочет тратить огромную энергию (>1 ТДж/кг) на перелёт в более плохие условия, если на этой энергии можно комфортно жить веками на родине? Даже если какая-то группа и полетит на астероиды жить, то их потомки заходят вернутся на более комфортную родительскую планету.

полагаю, что от идеи реактивных кораблей для межзвездных перелетов вообще лучше отказаться
парусником лучше
По какому параметру на дистанциях несколько световых лет и меньших парусник лучше, чем ядерный реактор с ионным двигателем?

Оффлайн николай теллалов

  • *****
  • Сообщений: 7 692
  • Рейтинг: +267/-12
    • Show only replies by николай теллалов
    • блог
значит уже тогда могли возникнуть жизнепригодные планеты.
а потом на них должна возникнуть жизнь, а потом и разум - и приближаемся к современности плюс-минус вовсе не миллиарды лет
А захотят ли
дык захотели уже
По какому параметру на дистанциях несколько световых лет и меньших парусник лучше, чем ядерный реактор с ионным двигателем?
по полезной нагрузке от общей массы корабля

причем инфраструктура разгона парусника - многоцелевая, полезная и в рамках родной солнечной системы, отправка звездолета - так, между прочими задачами
Добившись свободы, стремимся к совершенству

https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,17716.msg4385893.html#msg4385893

Оффлайн николай теллалов

  • *****
  • Сообщений: 7 692
  • Рейтинг: +267/-12
    • Show only replies by николай теллалов
    • блог
откуда такой маленький процент подходящих звездных систем
кстати, да

ведь писал тут кто-то о сближении порядка одного светового года всего 80 тысяч лет назад

а гугл говорит: "Проанализировав данные спутника ESA Gaia, ученые пришли к выводу о том, что на расстоянии 16,3 световых лет (или пяти парсеков) от Солнца пройдут от 490 до 600 звезд. А от 19 до 24 звезд пронесутся в 3,26 световых лет (один парсек) от нашего Светила. И хотя это может произойти в течение миллиона лет, потенциальная опасность для землян остается." - https://www.segodnya.ua/lifestyle/science/k-zemle-priblizhayutsya-24-zvezdy-smerti-1052421.html
Добившись свободы, стремимся к совершенству

https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,17716.msg4385893.html#msg4385893

Оффлайн деревоАвтор темы

  • ****
  • Сообщений: 412
  • Рейтинг: +17/-0
    • Show only replies by дерево
значит уже тогда могли возникнуть жизнепригодные планеты.
а потом на них должна возникнуть жизнь, а потом и разум - и приближаемся к современности плюс-минус вовсе не миллиарды лет
Развитая многоклеточная жизнь на Земле появилась лишь спустя ~100 млн лет после прихода на Землю достаточно тёплого климата, а мы появились лишь через 500 млн. лет, а не нескольких миллиардов.

По какому параметру на дистанциях несколько световых лет и меньших парусник лучше, чем ядерный реактор с ионным двигателем?
по полезной нагрузке от общей массы корабля
С точностью до наоборот, так как требует мощность в сотни тысяч раз и энергию в сотни раз большие, чем при использовании ионных двигателей для полётов к ближайшим звёздам. Кроме того излучатель и зеркало корабля должны иметь диаметр многие километры для концентрации луча, расходящегося из-за дифракции даже у идеальной оптической системы.

ведь писал тут кто-то о сближении порядка одного светового года всего 80 тысяч лет назад
3 или 4 сближение на расстояние менее 1 св.г. за 12 млн.лет

Оффлайн николай теллалов

  • *****
  • Сообщений: 7 692
  • Рейтинг: +267/-12
    • Show only replies by николай теллалов
    • блог
Развитая многоклеточная жизнь на Земле появилась лишь спустя ~100 млн лет после прихода на Землю достаточно тёплого климата, а мы появились лишь через 500 млн. лет, а не нескольких миллиардов.
стоп, о чем тут спор-то?
я к тому, что цивилизация на миллиард лет старше нас - практически невероятно
 
С точностью до наоборот
излучатель не проблема - он никуда и так не летает, может быть сколь угодно громадным (тем более что, повторяю, дел ему найдется и без разгона звездолетов)
парус - да, должен быть большим, но в чем тут проблема-то?
термоядерному звездолету сколько с собой реактивного рабочего тела надо брать-то на единицу полезной нагрузки?

да и по окончанию разгона парус комкается в курсовой щит, а на этапе торможения генерирует тот самый "магнитный парашют Зубрина"

полезная нагрузка - от четверти до трети от общей массы
может термоядерная ракета таким похвастаться?
нет
Добившись свободы, стремимся к совершенству

https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,17716.msg4385893.html#msg4385893

Оффлайн Проходящий Кот

  • *****
  • Сообщений: 15 629
  • Рейтинг: +293/-73
    • Show only replies by Проходящий Кот
.......

для колонизации скорее пригодны малые тела - карликовые планеты, астероиды, подобные нашей Луне спутники
Для космической цивилизации подойдет любой комплекс астероидов.
А захотят ли многочисленные группы улетать с планеты, защищающей их своей надёжной атмосферой и магнитным полем, в астероидную колонию? Кто захочет тратить огромную энергию (>1 ТДж/кг) на перелёт в более плохие условия, если на этой энергии можно комфортно жить веками на родине? Даже если какая-то группа и полетит на астероиды жить, то их потомки заходят вернутся на более комфортную родительскую планету.
.....
Люди, хотящие странного, всегда находятся.

Оффлайн crazy_terraformer

  • *****
  • Сообщений: 8 491
  • Рейтинг: +217/-32
  • AdAstraPerAspera! Вот там мы и будем!Или не будем!
    • Show only replies by crazy_terraformer
для колонизации скорее пригодны малые тела - карликовые планеты, астероиды, подобные нашей Луне спутники
вышедшей и укрепившейся в космосе цивилизации скорее всего планеты в плане заселения неинтересны
Вы с этой идеей примерно как Алена с матрицей :)
Не учитываете реальную физическую основу процессов, их энергетическую цену, понятие EROEI... Об этом, впрочем, обо всем уже многократно обсуждалось...
Таки вопрос в солнечной энергии и уровне генетической модификации колонистов.
Ннапыльн%х тpапинкахъ далиокихъ плонеттъ пайдиомь мы чьюжымь вна абедъ!

добрый писец.
Следи за собой! Будь осторожен!(с)

Оффлайн деревоАвтор темы

  • ****
  • Сообщений: 412
  • Рейтинг: +17/-0
    • Show only replies by дерево
Развитая многоклеточная жизнь на Земле появилась лишь спустя ~100 млн лет после прихода на Землю достаточно тёплого климата, а мы появились лишь через 500 млн. лет, а не нескольких миллиардов.
стоп, о чем тут спор-то?
я к тому, что цивилизация на миллиард лет старше нас - практически невероятно
А я к тому, что возможна, так как у нас понадобилось лишь пол млрд.лет на её появление, а активное звёздообразование закончилось на порядок раньше.